第一篇：基于并聯(lián)機構(gòu)的六維加速度傳感器的方案設(shè)計及建模研究

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基于并聯(lián)機構(gòu)的六維加速度傳感器的方案設(shè)計及建模研究 作者：尤晶晶李成剛吳洪濤

來源：《振動工程學(xué)報》2012年第06期

摘要：提出一種新的基于并聯(lián)機構(gòu)的壓電式六維加速度傳感器的設(shè)計方案，即用并聯(lián)機構(gòu)充當(dāng)傳感器的彈性體結(jié)構(gòu)，壓電陶瓷同時充當(dāng)傳感器的敏感元件和并聯(lián)機構(gòu)的移動副，彈性球鉸鏈代替?zhèn)鹘y(tǒng)的球面副。分別在質(zhì)量塊、外殼及地面上固結(jié)坐標(biāo)系，基于多體系統(tǒng)理論推導(dǎo)兩兩之間位姿關(guān)系的解析表達(dá)式。運用牛頓歐拉法建立系統(tǒng)的動力學(xué)方程，通過引入輔助角速度并用四元數(shù)來描述旋轉(zhuǎn)矩陣和角速度矢量，將其轉(zhuǎn)化成兩個一階常微分方程組的初值問題，并運用改進(jìn)的歐拉算法進(jìn)行求解，實現(xiàn)了六維加速度的完全解耦。針對四元數(shù)的違約問題，運用矩陣廣義逆理論提出了一種有效的可重復(fù)運行的修正算法。利用建立的解耦模型及其算法對實例進(jìn)行了求解，數(shù)據(jù)處理總時間小于采樣點時間跨度，且理論計算值與ADAMS仿真數(shù)據(jù)吻合得很好；另外，通過試驗進(jìn)一步驗證了設(shè)計方案的合理性以及數(shù)學(xué)模型的可靠性。關(guān)鍵詞：并聯(lián)機構(gòu)； 解耦； 六維加速度傳感器； 四元數(shù)； 違約修正